Usłysz przerażające dźwięki odbijających się echem czarnych dziur

Anatomia wybuchu czarnej dziury

Zespół badawczy opracował zautomatyzowane narzędzie zwane Echo Machine do wyszukiwania ech z plików binarnych czarnych dziur w danych satelitarnych.

Podczas swoich badań naukowcy wykorzystali urządzenie do echa, aby spojrzeć na dane zebrane przez teleskop rentgenowski NASA o nazwie Neutron Star Interior Composition Explorer lub NICER, który jest częścią Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

„Widzimy nowe echo w ośmiu źródłach”, starszy autor badań Jingye Wang, doktorant w Massachusetts Institute of Technology, w oświadczeniu. „Masy czarnych dziur wahają się od pięciu do 15 mas Słońca i wszystkie są w układach podwójnych ze zwykłymi, małomasywnymi gwiazdami podobnymi do Słońca”.

Po zebraniu ośmiu ech naukowcy porównali je, aby zobaczyć, jak zmienia się czarna dziura, gdy uwalnia falę promieniowania rentgenowskiego. Podobny obraz pojawił się dla ośmiu systemów binarnych.

Kiedy czarne dziury wyciągają materię z krążącej wokół niej gwiazdy, mogą uwalniać jasne „strugi” cząstek, które płyną w kosmos z prędkością bliską prędkości światła. Zespół badawczy zauważa, że ​​podczas tego procesu czarna dziura wyemituje końcowy wysokoenergetyczny błysk przed przejściem w stan niskoenergetyczny.

Kiedy następuje ta ostatnia eksplozja, może to oznaczać, że wysokoenergetyczny pierścień plazmy (lub korona) czarnej dziury uwalnia energetyczne cząstki, zanim znikną.

Astronomowie mogą zastosować to odkrycie do supermasywnych czarnych dziur, które działają jak „silniki” w centrach galaktyk i mogą uwalniać cząstki, które mogą kształtować powstawanie galaktyk.

„Rola czarnych dziur w ewolucji galaktyk to ważna kwestia we współczesnej astrofizyce” – powiedziała w oświadczeniu autorka badania Irene Kara, profesor fizyki na MIT.

„Co ciekawe, układy podwójne czarnych dziur wydają się być supermasywnymi czarnymi dziurami, więc rozumiejąc eksplozje w tych małych pobliskich systemach, możemy zrozumieć, jak podobne eksplozje w supermasywnych czarnych dziurach wpływają na galaktyki, w których się znajdują”.

Konwertuj echo rentgenowskie na dźwięk

Echa tych emisji rentgenowskich mogą pomóc astronomom zlokalizować czarne dziury. Nie różni się niczym od echolokacji wykorzystywanej przez nietoperze do nawigacji. Nietoperze wydają nawoływania, które odbijają się od przeszkód i powracają jako echa, a długość echa pomaga nietoperzom określić odległość obiektów.

Echa czarnych dziur są tworzone przez dwa rodzaje promieniowania rentgenowskiego emitowane przez koronę, a astronomowie mogą wykorzystać czas potrzebny teleskopowi na wykrycie obu typów do śledzenia zmian czarnej dziury, gdy pożera ona materię z gwiazdy.

Echa czarnych dziur nie są prawdziwymi dźwiękami, które możemy usłyszeć bez pomocy, więc Kara połączyła siły z Kyle’em Kane’em, wykładowcą na Wydziale Materiałoznawstwa i Inżynierii MIT.I oraz Ian Condry, profesor na Wydziale Antropologii MITI aby przekształcić je w fale dźwiękowe.

Zespół prześledził zmiany w echach rentgenowskich, zidentyfikował okresy w czasie przejść i prześledził podobieństwa w ewolucji każdego rozbłysku czarnej dziury.

Rezultat wygląda jak z filmu science fiction z lat 50. XX wieku.

„Jesteśmy na początku możliwości wykorzystania tych ech światła do rekonstrukcji środowisk bliższych czarnej dziurze” – powiedział Kara. „Wykazaliśmy teraz, że te echa są powszechnie obserwowane i jesteśmy w stanie zbadać połączenia między dyskiem czarnej dziury, dżetem i koroną w nowy sposób”.